可伸缩套笔装置、末端执行器及写字机器人的制作方法

本实用新型涉及智能书写技术领域，特别涉及可伸缩套笔装置、具有可伸缩套笔装置的末端执行器以及写字机器人。

背景技术：

写字机器人是一种能够依据设定程序进行自动书写、绘画的机械设备，通过电脑编程并输入机器人的控制系统中，可以使机器人自动执行程序并在纸面上进行写字、绘画等动作，以代替人类亲自动笔。

写字机器人通常使用工具笔进行写字，写字机器人的末端执行器上设置有固定机构，用于直接固定工具笔，例如将工具笔插入于固定机构上的套孔内并用固定螺母紧固。

采用上述固定机构的缺陷是，如果写字机器人写字的纸面上或者铺设纸张的案板、桌面上有凸起、坑洼等不平整时，写字机器人会直接书写过去，导致工具笔笔尖损坏，或字迹不连续等情况发生，并且，此种写字机器人无法在曲面上进行书写绘画。

技术实现要素：

(一)实用新型目的

为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，使得写字机器人能够克服纸面上的鼓包凸起，使得书写字迹连续，并且不会损坏工具笔，本实用新型提供了以下技术方案。

(二)技术方案

作为本实用新型的第一方面，本实用新型公开了一种可伸缩套笔装置，包括：

与外壳组件可伸缩连接的笔套组件；以及

与所述笔套组件可拆卸连接的固定组件，所述固定组件将工具笔与所述笔套组件固定。

在一种可能的实施方式中，所述笔套组件沿直线轨迹或弧线轨迹伸缩于所述外壳组件。

在一种可能的实施方式中，所述笔套组件包括：

与所述外壳组件相固定的导向柱；以及

与所述导向柱滑动连接的滑动组件，所述固定组件将工具笔可拆卸地固定于所述滑动组件上。

在一种可能的实施方式中，所述滑动组件设置于所述导向柱一侧，或所述滑动组件套设于所述导向柱上，或所述导向柱部分地夹设于所述滑动组件内。

在一种可能的实施方式中，所述滑动组件包括：

与所述导向柱滑动连接的滑动件；

与滑动件固定连接的第一笔套，所述第一笔套具有容纳工具笔笔杆尾部的尾部空间，所述固定组件具有容纳工具笔笔杆头部的头部空间，工具笔通过所述尾部空间和所述头部空间与所述第一笔套相固定。

在一种可能的实施方式中，所述滑动件套设于所述导向柱上，所述导向柱套设于所述第一笔套上，所述第一笔套通过所述尾部空间套设于工具笔上；其中，

所述滑动件具有第一凸缘，所述第一笔套具有第二凸缘，所述第一凸缘与所述第二凸缘相固定，以实现所述滑动件与所述第一笔套之间的固定。

在一种可能的实施方式中，所述笔套组件还包括至少一个连杆，所述连杆的一端可拆卸地固定连接于所述第一凸缘，另一端可拆卸地固定连接于所述第二凸缘；并且，所述连杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端挤压所述外壳组件或所述导向柱侧壁具有的凸起，另一端挤压所述第二凸缘。

在一种可能的实施方式中，所述连杆的一端具有头部，所述头部与所述固定组件卡凸连接，所述连杆的靠近所述头部的位置可拆卸地固定有第一限位块，所述第一限位块与所述第二凸缘卡凸连接，所述连杆的另一端可拆卸地固定有第二限位块，所述第二限位块与所述第一凸缘卡凸连接。

在一种可能的实施方式中，所述固定组件包括：

与所述第一笔套可拆卸固定的底座；

与所述底座可拆卸固定的第二笔套；其中，

所述底座和所述第二笔套共同形成所述头部空间，并通过所述头部空间套设于工具笔外侧。

在一种可能的实施方式中，所述第二笔套包括：

安装于所述底座一侧的连接件，所述连接件的一端设有螺纹并穿过所述底座；

安装于所述底座另一侧的连接螺母，所述连接螺母与所述底座的穿过所述连接件的一端螺纹连接。

作为本实用新型的第二方面，本实用新型还公开了一种具有可伸缩套笔装置的末端执行器，包括：

上述任一技术方案所述的套笔装置；

与所述套笔装置的笔套组件连接的外壳组件，其中，所述外壳组件和所述笔套组件的导向柱固定。

在一种可能的实施方式中，所述外壳组件包括：

与机器人连接的上壳体；以及

与所述上壳体固定连接的下壳体；其中，

所述导向柱卡合固定于所述上壳体和所述下壳体之间。

在一种可能的实施方式中，所述上壳体包括：

与机器人连接的第一连接部；以及

以及与所述下壳体连接的第二连接部。

在一种可能的实施方式中，所述下壳体顶部设有凸起，所述上壳体底部设有凹槽，所述凸起伸入所述凹槽以限制所述下壳体和所述上壳体之间的周向转动。

作为本实用新型的第三方面，本实用新型还公开了一种写字机器人，包括：

上述任一技术方案所述的末端执行器。

(三)有益效果

本实用新型提供的可伸缩套笔装置、末端执行器及写字机器人，具有如下有益效果：

1、通过将笔套组件设置为可伸缩结构，使得套笔装置能够在写字过程中遇到不平整区域时，或者需要在曲面上进行书写绘画时，能够顺利在不平整物上进行写字和绘画以及在曲面上进行书写绘画，使整个书写过程流畅，字迹均匀、完整，并且工具笔稳固效果好、不容易产生晃动或偏移。

2、通过设置弹簧，使得工具笔在为克服不平整物或为进行曲面书写而滑动到收缩状态之后，能够迅速回到伸长状态，避免产生字迹不连续的现象以及克服水平书写时无法回到伸长状态的缺陷，同时在工具笔遇到坑洼时也能够保持书写，使得字迹无论是鼓包凸起处还是坑洼凹陷处均能够连续。

3、通过将具有可伸缩套笔装置的末端执行器安装于机器人上，实现机器人自动写字和绘画，同时还能够克服书写路线上的凸起以及实现曲面写字的功能。

附图说明

以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本实用新型，而不能理解为对本实用新型的保护范围的限制。

图1是本实用新型提供的可伸缩套笔装置第一实施例的三维结构示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是可伸缩套笔装置第一实施例中滑动件120和第一笔套130连接关系的三维结构示意图。

图4是可伸缩套笔装置第一实施例中连杆140的三维结构示意图。

图5是可伸缩套笔装置第一实施例中固定组件200的其中一个视角的三维结构示意图。

图6是图5的另一个视角的三维结构示意图。

图7是可伸缩套笔装置第一实施例中第一笔套130的三维结构示意图。

图8是可伸缩套笔装置第一实施例中滑动件120的三维结构示意图。

图9是本实用新型提供的末端执行器第一实施例的三维结构示意图。

图10是图9的剖视图。

图11是末端执行器第一实施例中外壳组件300的剖视图。

图12是末端执行器第一实施例中上壳体310的三维结构示意图。

图13是末端执行器第一实施例中下壳体310的其中一个视角的三维结构示意图。

图14是图13的另一个视角的三维结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。

下面参考图1-图8详细描述本实用新型提供的可伸缩套笔装置第一实施例。本实施例主要应用于写字机器人，通过将笔套组件设置为可伸缩结构，使得套笔装置能够在写字过程中遇到不平整区域时，或者需要在曲面上进行书写绘画时，能够顺利在不平整物上进行写字和绘画以及在曲面上进行书写绘画。

如图1-图8所示，本实施例主要包括有笔套组件100和固定组件200。其中，笔套组件100与外壳组件300连接。

外壳组件300是套笔装置的外壳，外壳组件300与套笔装置的笔套组件100可伸缩连接，用于受驱动带动笔套组件100按照程序设定的轨迹移动，以带动笔套组件100内的工具笔901在纸面上进行书写、绘画等动作。

固定组件200与笔套组件100可拆卸连接，以将工具笔901与笔套组件100固定，使得工具笔901能够随笔套组件100移动，同时工具笔901的笔头露出于套笔装置之外，实现工具笔901在笔套组件100带动下在纸面上进行书写、绘画等动作。并且笔套组件100与外壳组件300可伸缩连接，使得在工具笔901进行书写、绘画过程中遇到纸面的不平整区域时，或者在曲面上进行书写、绘画时，工具笔901能够相对于外壳组件300伸缩，以克服纸面不平整对书写字迹和绘画图案产生的线条不连续等缺陷，以及实现在曲面纸面上的书写、绘画。

可以理解的是，外壳组件300与笔套组件100之间的可以是活动连接，例如笔套组件100滑动连接或滚动连接于外壳组件300；外壳组件300与笔套组件100之间也可以是可拆卸地固定连接，例如卡扣连接等，此种情况下，笔套组件100分为固定零部件和活动零部件，固定零部件与外壳组件300可拆卸地固定连接，而笔套组件100的活动零部件与固定零部件之间活动连接，例如滑动连接或滚动连接。上述连接方式均能实现笔套组件100可伸缩连接于外壳组件300。

上述滑动方向和滚动方向可以是工具笔901的中心轴方向，也可以与工具笔901的中心轴方向具有一定夹角，只要能够实现笔套组件100能够自由伸缩于外壳组件300即可。并且，无论是笔套组件100与外壳组件300之间可伸缩地连接，或是笔套组件100的固定零部件与外壳组件300之间可拆卸地固定连接并与笔套组件100的活动零部件可伸缩地连接，该两种情况都能够克服纸面不平整对书写字迹和绘画图案产生的线条不连续等缺陷。

在一种实施方式中，笔套组件100沿直线轨迹或弧线轨迹伸缩于外壳组件300。即，在笔套组件100伸缩于外壳组件300的过程中，笔套组件100的相对运动轨迹可以是直线，也可以是弧线。

在运动轨迹是直线的情况下，套笔装置配备的工具笔901呈直筒形，而外壳组件300也需要具有相应的直筒形通道，为工具笔901的伸缩提供形状适配的空间。在运动轨迹是弧线的情况下，套笔装置配备的工具笔901呈弧形，而外壳组件300也需要具有相应的弧形通道，为工具笔901的伸缩提供形状适配的空间。

在一种实施方式中，在运动轨迹是直线的情况下，导向柱110呈柱状，例如圆柱或方柱，并且导向柱110通常选用金属材料。导向柱110与外壳组件300相固定，随外壳组件300一同移动。

滑动组件与导向柱110滑动连接，固定组件200将工具笔901可拆卸地固定于滑动组件上。工具笔901在书写或绘画过程中若遇到不平整或在曲面书写，则滑动组件会被推动而沿导向柱110向上滑动，进而带动工具笔901上滑，以平滑的渡过不平整区域或纸张曲面。而在不平整的地方过去之后，滑动组件会因为自身重力而下滑到原先的位置，继续进行书写绘画。上述上滑和下滑即是实现了笔套组件100的伸缩功能，此种情况下，导向柱110即为上述笔套组件100固定零部件，而滑动组件即为上述笔套组件100活动零部件。

需要说明的是，工具笔901为签字笔、圆珠笔等笔尖为刚性材料的笔具时，套笔装置在书写时，需要通过靠近纸张并以此使得纸张稍微承受工具笔901、滑动组件和固定组件200的重力，以使签字笔能够输出墨水，实现在纸张上书写、绘画的功能。而工具笔为毛笔等笔尖为柔性材料的笔具时，套笔装置需要适度远离纸张，以使毛笔既能够在纸张上输出墨水，也能够掌控字迹的粗细程度，不会因为毛笔过于靠近纸张而导致笔毛散开。并且，在需要控制毛笔落笔的轻重时，可以通过控制套笔装置与纸张之间的距离来实现。

在一种实施方式中，滑动组件设置于导向柱110一侧，或滑动组件套设于导向柱110上，或导向柱110部分地夹设于滑动组件内。

滑动组件可以设置于导向柱110外部的一侧，例如导向柱110为方柱，其外侧面设置有竖向的滑动槽，滑动组件包括有滑块，滑块设置于滑动槽内并能够沿滑动槽沿直线轨迹滑动，工具笔901则与滑块固定连接。

滑动组件也可以从外侧包住导向柱110的至少一部分。例如导向柱110为圆柱，其外侧面设置有竖向的滑动槽，滑动组件包括有滑块，滑块套设于导向柱110上，并能够沿滑动槽滑沿直线轨迹动，工具笔901则与滑块固定连接。

滑动组件也可以将导向柱110的一部分夹在中间。例如导向柱110为空心状，其内表面和/或外表面设置有竖向的滑动槽，滑动组件的零部件之间具有能够容纳导向柱110的间隙，导向柱110在间隙内上下滑动。

在一种实施方式中，滑动组件包括滑动件120和第一笔套130。

滑动件120与导向柱110滑动连接。在滑动组件套设于导向柱110上的情况下，滑动件120可以采用滑槽-滑台连接的方式与导向柱110滑动连接。

第一笔套130具有能够容纳工具笔901笔杆尾部的尾部空间131，尾部空间131大致呈圆形通孔状，其长度短于工具笔901的笔杆，工具笔901的笔杆尾部安装于尾部空间131内。固定组件200安装于第一笔套130的下部，固定组件200具有能够容纳工具笔901笔杆头部的头部空间201，工具笔901的笔杆的头部贯穿头部空间201，并且工具笔901的笔头伸出于头部空间201外。工具笔901通过尾部空间131和头部空间201与第一笔套130相固定，即工具笔901的笔杆部分与第一笔套130固定。

在滑动组件设置于导向柱110一侧的情况下，滑动件120、第一笔套130和固定组件200均设置于导向柱110的一侧。

在滑动组件套设于导向柱110的情况下，滑动件120和第一笔套130套设于导向柱110上，第一笔套130位于滑动件120下方。

在导向柱110部分地夹设于滑动组件内的情况下，在一种实施方式中，滑动件120套设于导向柱110上。滑动件120可以采用直线轴承，直线轴承(滑动件120)套设于导向柱110上。直线轴承是一种直线运动系统，用于直线行程，与圆柱状的导向柱110配合使用，以实现相对滑动。导向柱110套设于第一笔套130上。导向柱110呈空心圆柱状，例如采用薄壁钢柱，第一笔套130的尾端则伸入导向柱110内，使得导向柱110夹设于直线轴承和第一笔套130之间。第一笔套130通过尾部空间131套设于工具笔901上。尾部空间131可以为第一笔套130一端沿轴向设置的装配孔，该装配孔可以是通孔，也可以是盲孔，工具笔901伸入该装配孔。若装配孔为盲孔，则工具笔901由于固定组件200的作用，笔杆尾部挤压于盲孔底面，以实现工具笔901的固定。若装配孔为通孔，则装配孔为变径孔，装配孔在靠近第一笔套130尾端处变径且半径变小，使得工具笔901笔杆尾部挤压变径处的轴肩，同样能够实现工具笔901的固定。

其中，滑动件120具有第一凸缘121，第一凸缘121可以位于滑动件120的中部，也可以位于滑动件120的端部，位于端部时滑动件120呈法兰状。滑动件120的滑动行程是预设的，可以通过在导向柱110两端设置凸起部来限制滑动件120的最大滑动行程，也可以通过导向柱110配合外壳组件300来限制滑动件120的最大滑动行程。第一笔套130具有第二凸缘132，第二凸缘132可以位于第一笔套130的中部，也可以位于第一笔套130的端部，位于端部时第一笔套130呈法兰状。第一凸缘121与第二凸缘132相固定，以实现滑动件120和第一笔套130之间的固定。

在套笔装置带动工具笔901进行书写、绘画的过程中进行被动伸缩以克服纸面不平整或实现曲面书写时，由于滑动组件的滑动具有惯性，因此滑动组件需要依靠自身重力才能从收缩状态重新回到正常状态(即伸长状态)，而在回到正常状态的过程中，套笔装置也在继续进行书写，因此从收缩状态到正常状态的这段短时间内，工具笔901是脱离纸面的，导致工具笔901在这段时间内无法书写，使得书写字迹不连续。同时，若套笔装置需要进行水平书写时，则滑动组件的重力方向和滑动方向平行，会导致滑动组件在缩回后无法重新回到伸长状态，使得书写、绘画过程不具有可持续性。因此在一种实施方式中，笔套组件100还包括至少一个连杆140，例如四个周向均布的连杆140。各连杆140的一端可拆卸地固定连接于第一凸缘121，另一端可拆卸地固定连接于第二凸缘132。

各连杆140上均套设有弹簧150，弹簧150的一端挤压外壳组件300或导向柱110侧壁具有的凸起，另一端挤压第二凸缘132，以向滑动组件施加朝向工具笔901输出端的力。该力使得工具笔901在为克服不平整物或为进行曲面书写而滑动到收缩状态之后，能够在弹簧150的作用下迅速回到伸长状态，避免产生字迹不连续的现象以及克服水平书写时无法回到伸长状态的缺陷，同时在工具笔遇到坑洼时也能够保持书写，使得字迹无论是鼓包凸起处还是坑洼凹陷处均能够连续。

具体的，第一凸缘121和第二凸缘132之间通过连杆140实现固定，以使得第一笔套130能够和滑动件120同步滑动。特别的，连杆140的连接第二凸缘132的一端还可以同时连接固定组件200，以实现固定组件200和滑动件120同步滑动。

在套笔装置遇到不平整或曲面而发生震动时通过弹簧150使滑动组件快速回位的方式有两种：

第一种，在导向柱110的侧壁上设置一个或多个凸起，弹簧150的第一端与凸起相抵触，在套笔装置震动时，弹簧150的第二端受第二凸缘132移动而受到挤压，而第一端由于导向柱110的位置固定而不动，因此弹簧150整体受到压缩，进行储能，以用于之后经过了不平整地带后立即释放弹力使滑动组件归位。

第二种，弹簧150的第一端抵触在外壳组件300上，例如外壳组件300在适当的位置上具有向内的凸起，凸起向内延伸至能够使弹簧150的第一端抵触于其端面上，此时外壳组件300的凸起所起到的效果和导向柱110上的凸起所起到的效果相同，也同样能够在工具笔901经过了不平整地带后使弹簧150立即释放弹力使滑动组件归位。

可以理解的是，弹簧150向第二凸缘132持续施加的力在工具笔901正常书写在纸张平滑区域时，还能够保持滑动组件位置的稳定，使得工具笔901不会因为震动而离开纸张。

如图2-图8所示，在一种实施方式中，连杆140的一端具有头部141，头部141与固定组件200卡凸连接，以使固定组件200与滑动组件同步移动。

连杆140可以采用螺栓，连杆140的头部141为螺栓头。固定组件200上设有第一通孔211，该第一通孔211为变径孔，该变径孔的大径孔相对于小径孔远离滑动件120，螺栓头嵌入变径孔的大径孔，实现与变径孔的卡凸连接，在滑动组件向远离纸面的方向滑动时，螺栓头带动固定组件200同步向远离纸张的方向移动。

连杆140的靠近头部141的位置可拆卸地固定有第一限位块142，第一限位块142与第二凸缘132卡凸连接，以使第一笔套130与固定组件200相固定。

螺栓还穿过第一笔套130的第二凸缘132，第二凸缘132上设有用于穿过螺栓的第二通孔133，该第二通孔133也为变径孔，该变径孔的大径孔相对于小径孔靠近滑动件120。螺栓的螺杆上设有第一螺母，第一螺母即为上述第一限位块142，第一螺母旋拧入第二通孔133的大径孔内并与第二通孔133卡凸连接，并且第一螺母旋拧到将第二凸缘132的端面挤压到固定组件200的端面上，使第一笔套130与固定组件200相固定，实现两者同步移动。

连杆140的另一端可拆卸地固定有第二限位块143，第二限位块143与第一凸缘121卡凸连接。螺栓还穿过滑动件120的第一凸缘121，第一凸缘121上设有用于穿过螺栓的第三通孔122，该第三通孔122也为变径孔，该变径孔的大径孔相对于小径孔靠近第一笔套130的第二凸缘132。螺栓的螺杆上设有第二螺母和第三螺母144，第二螺母和第三螺母144分别设置于第一凸缘121两侧，其中第二螺母即为上述第二限位块143，第二螺母旋拧入第三通孔122的大径孔内，实现与第三通孔122的卡凸连接，而第三螺母144反向旋拧，配合第二螺母将螺栓与第一凸缘121固定连接。

通过螺栓头和三个螺母，将滑动件120、第一笔套130和固定组件200可拆卸地固定连接。可以理解的是，弹簧150的直径大于第二凸缘132的第二通孔133和第一凸缘121的第三通孔122，防止弹簧150陷入通孔中而无法进行预设的伸缩。

如图2和5所示，在一种实施方式中，固定组件200包括底座210和第二笔套220。底座210与第一笔套130可拆卸固定。底座210呈圆盘状，上述固定组件200上设置的第一通孔211即设置于底座210上，作为连杆140的螺栓的螺栓头与底座210的第一通孔211卡凸连接。

第二笔套220与底座210可拆卸固定。第二笔套220相对于底座210更靠近工具笔901的笔尖，第二笔套220可以通过螺纹连接、卡扣连接等方式与底座210可拆卸固定，以与底座210同步移动。

底座210和第二笔套220共同形成上文提及的固定组件200的头部空间201，同时底座210和第二笔套220还通过头部空间201套设于工具笔901外侧。头部空间201和尾部空间131一样，大致呈圆形通孔状，其长度同样也短于工具笔901的笔杆，工具笔901的笔杆头部安装于头部空间201内。头部空间201和尾部空间131连接起来的总长度可以依旧短于工具笔901笔杆的长度，也可以长于工具笔901笔杆的长度，只要能保证笔头部分露出于第二笔套220末端即可。

如图5和图6所示，在一种实施方式中，第二笔套220包括连接件221和连接螺母222。连接件221安装于底座210一侧，连接件221的一端设有螺纹并穿过底座210，用于更换工具笔901。具体的，连接件221上设置有用于穿过工具笔901的通孔。连接件221的主体安装于底座210的靠近工具笔901笔尖的一侧，连接件221的远离工具笔901笔尖的一端设有外螺纹。

连接螺母222安装于底座210另一侧，并与底座210的穿过连接件221的一端螺纹连接。具体的，连接螺母222上设置有用于穿过工具笔901和连接件221的通孔。连接螺母222与连接件221设有外螺纹的一端螺纹连接，将连接件221与底座210可拆卸地固定连接。

在需要更换工具笔901时，旋拧连接件221，连接螺母222保持周向固定。将连接件221卸下后，可将工具笔901取出进行更换或只将工具笔901的笔头卸下进行笔头更换。

下面参考图1-图14详细描述本实用新型提供的末端执行器第一实施例。本实施例主要应用于写字机器人，通过将笔套组件设置为可伸缩结构，使得套笔装置能够在写字过程中遇到不平整区域时，或者需要在曲面上进行书写绘画时，能够顺利在不平整物上进行写字和绘画以及在曲面上进行书写绘画。

如图1-图14所示，本实施例主要包括有上述套笔装置第一实施例中的套笔装置，以及外壳组件300。本实施例中的套笔装置包括笔套组件100和固定组件200。笔套组件100与外壳组件300可伸缩连接。笔套组件100沿直线轨迹或弧线轨迹伸缩于外壳组件300。固定组件200与笔套组件100可拆卸连接，固定组件200将工具笔901与笔套组件100固定。笔套组件100包括导向柱110和滑动组件。导向柱110与外壳组件300相固定，滑动组件与导向柱110滑动连接，固定组件200将工具笔901可拆卸地固定于滑动组件上。

外壳组件300是套笔装置和机器人之间的连接媒介，并与套笔装置组成末端执行器或末端执行器的主要部分。外壳组件300与笔套组件100连接，并且外壳组件300和笔套组件100的导向柱110固定，机器人通过控制外壳组件300移动来带动套笔装置移动，以实现工具笔901的书写和绘画。

可伸缩套笔装置在末端执行器带动下按照程序设定的轨迹移动，从而实现装置内安装的工具笔901在纸面上进行写字、绘画等功能。若放置纸面的案板、桌面等为工具笔901笔尖提供着力面的书写平面出现鼓包、凸起，或者纸面本身出现鼓包、凸起，并且工具笔901在写字和绘画的过程中遇到了凸起时，工具笔901受到介质施加的向上的力，该力由工具笔901传递到笔套组件100上，使得与笔套组件100固定连接的直线轴承(滑动件120)沿导向柱110向上移动，实现套笔装置的可伸缩功能，并且工具笔901的稳固效果好，不会产生晃动或偏移，使得整个书写过程更为流畅。

并且，套设于连杆140上的弹簧150的一端面向笔套组件100中的第一凸缘121的顶面，另一端面向下壳体320内侧的顶面，由于笔套组件100向上移动而下壳体320固定不动，导致弹簧150受挤压而产生相反的力，防止工具笔901由于碰撞惯性而飞起导致的字迹不连续，使得书写字迹均匀、完整。

可以理解的是，该套笔装置同样能够在书写面为曲面时进行书写、绘画，工具笔随着曲面的波动而进行伸缩，同时曲面的曲率较小时，通过弹簧向工具笔施加向下的力，防止工具笔的惯性而飞起，使得书写字迹均匀、完整。

需要说明的是，上述介质施加的向上的力中，力的施加方向取决于套笔装置的与介质的相对位置，若套笔装置位于介质上方，则施加的力大致为斜向上，若套笔装置位于介质的一侧，则施加的力大致为倾斜的水平方向。

如图11-图12所示，在一种实施方式中，上壳体310包括第一连接部311和第二连接部312，第一连接部311与机器人连接，第二连接部312与下壳体320连接。第一连接部311呈圆盘状，其上设置有多个用于与机器人末端连接的孔。第二连接部312呈圆筒状，并罩住一部分笔套组件100。第一连接部311和第二连接部312之间设有至少一个肋板314，肋板类似于加强筋，起到加强结构稳定性的作用。

在一种实施方式中，上壳体310通过多个螺纹副330与下壳体320固定。螺纹副330可以是螺栓和螺母，下壳体320上设置有相应数量的第四通孔322，螺纹副330穿过第四通孔322并与第四通孔322卡凸连接。

如图13-图14所示，在一种实施方式中，下壳体320顶部设有凸起321，上壳体310底部设有凹槽313，凸起321可以是两个对称设置于下壳体320顶面两侧的弧形凸起，凹槽313可以呈长圆孔状，其弧形的两侧与凸起321的弧形相匹配。凸起321伸入凹槽313以限制下壳体320和上壳体310之间的周向转动。

在一种实施方式中，滑动组件设置于导向柱110一侧，或滑动组件套设于导向柱110上，或导向柱110部分地夹设于滑动组件内。上壳体310内具有容纳滑动组件的滑动空间，滑动空间能够限制滑动组件的最大滑动行程。

在一种实施方式中，滑动组件包括滑动件120和第一笔套130。滑动件120与导向柱110滑动连接。第一笔套130与滑动件120固定连接。第一笔套130具有容纳工具笔901笔杆尾部的尾部空间131，固定组件200具有容纳工具笔901笔杆头部的头部空间201，工具笔901通过尾部空间131和头部空间201与第一笔套130相固定。

上壳体310的滑动空间的空间形状类似于滑动件120的空间形状被拉长后的形状，以适应于滑动件120的移动。下壳体320的一端为封闭的，其筒体具有封顶，滑动件120在正常状态下，其底面与下壳体320的封顶接触，在滑动状态下脱离下壳体320。

在一种实施方式中，滑动件120套设于导向柱110上，导向柱110套设于第一笔套130上，第一笔套130通过尾部空间131套设于工具笔901上。尾部空间131穿过部分的上壳体310和部分的下壳体320，但并不与上壳体310和下壳体320内的空间有连接。

滑动件120具有第一凸缘121，第一笔套130具有第二凸缘132，第一凸缘121与第二凸缘132相固定，以实现滑动件120与第一笔套130之间的固定。

下壳体320的凸起321的内侧面与第一凸缘121外侧面的形状相匹配，第一凸缘121被下壳体320的凸起321包住两侧，这样能够限制滑动件120周向转动。同时下壳体320的凸起321的高度也可以根据滑动件120的滑动量设置，使得滑动件120在滑动过程中也不会产生周向转动。下壳体320的另一端具有开口，第二凸缘132在正常状态下位于下壳体320的开口处，并在滑动组件滑动时伸入下壳体320的内部。

在一种实施方式中，笔套组件100还包括至少一个连杆140，连杆140的一端可拆卸地固定连接于第一凸缘121，另一端可拆卸地固定连接于第二凸缘132；并且，连杆140上套设有弹簧150，弹簧150的一端挤压外壳组件300或导向柱110侧壁具有的凸起，另一端挤压第二凸缘132。

弹簧150在通过挤压外壳组件300来实现在滑动组件滑动时的压缩时，弹簧150的一端实际挤压的是下壳体320的封顶。

在一种实施方式中，连杆140的一端具有头部，头部与固定组件200卡凸连接，连杆140的靠近头部的位置可拆卸地固定有第一限位块142，第一限位块142与第二凸缘132卡凸连接，连杆140的另一端可拆卸地固定有第二限位块143，第二限位块143与第一凸缘121卡凸连接。

连杆140同时贯穿第一凸缘121、下壳体320的封顶、第二凸缘132。

在一种实施方式中，固定组件200包括底座210和第二笔套220。底座210与第一笔套130可拆卸固定。第二笔套220与底座210可拆卸固定。其中，底座210和第二笔套220共同形成头部空间201，并通过头部空间201套设于工具笔901外侧。头部空间201穿过部分的下壳体320内部空间，但并不与下壳体320内的空间有连接，或者头部空间201并未穿过下壳体320的内部空间，这取决于第一笔套130和固定组件200与下壳体320之间的相对安装位置。

在一种实施方式中，第二笔套220包括连接件221和连接螺母222。连接件221安装于底座210一侧，连接件221的一端设有螺纹并穿过底座210。连接螺母222安装于底座210另一侧，连接螺母222与底座210的穿过连接件221的一端螺纹连接。

本实施例的笔套组件100和固定组件200，以及两者的子部件的具体结构均可参照前述套笔装置第一实施例所描述的结构设置，不再一一赘述。

下面参考图1-图14详细描述本实用新型提供的写字机器人第一实施例。本实施例通过将笔套组件设置为可伸缩结构，使得套笔装置能够在写字过程中遇到不平整区域时，或者需要在曲面上进行书写绘画时，能够顺利在不平整物上进行写字和绘画以及在曲面上进行书写绘画。

如图1-图14所示，本实施例主要包括有上述末端执行器第一实施例中的末端执行器，本实施例中的末端执行器包括笔套组件100、固定组件200和外壳组件300。笔套组件100与外壳组件300可伸缩连接。笔套组件100沿直线轨迹或弧线轨迹伸缩于外壳组件300。固定组件200与笔套组件100可拆卸连接，固定组件200将工具笔901与笔套组件100固定。笔套组件100包括导向柱110和滑动组件。导向柱110与外壳组件300相固定，滑动组件与导向柱110滑动连接，固定组件200将工具笔901可拆卸地固定于滑动组件上。外壳组件300与笔套组件100连接，并且外壳组件300和笔套组件100的导向柱110固定。

在一种实施方式中，上壳体310包括第一连接部311和第二连接部312，第一连接部311与机器人连接，第二连接部312与下壳体320连接。

在一种实施方式中，上壳体310通过多个螺纹副330与下壳体320固定。

在一种实施方式中，下壳体320顶部设有凸起321，上壳体310底部设有凹槽313，凸起321伸入凹槽313以限制下壳体320和上壳体310之间的周向转动。

在一种实施方式中，滑动组件设置于导向柱110一侧，或滑动组件套设于导向柱110上，或导向柱110部分地夹设于滑动组件内。

在一种实施方式中，滑动组件包括滑动件120和第一笔套130。滑动件120与导向柱110滑动连接。第一笔套130与滑动件120固定连接。第一笔套130具有容纳工具笔901笔杆尾部的尾部空间131，固定组件200具有容纳工具笔901笔杆头部的头部空间201，工具笔901通过尾部空间131和头部空间201与第一笔套130相固定。

在一种实施方式中，滑动件120套设于导向柱110上，导向柱110套设于第一笔套130上，第一笔套130通过尾部空间131套设于工具笔901上。

在一种实施方式中，笔套组件100还包括至少一个连杆140，连杆140的一端可拆卸地固定连接于第一凸缘121，另一端可拆卸地固定连接于第二凸缘132；并且，连杆140上套设有弹簧150，弹簧150的一端挤压外壳组件300或导向柱110侧壁具有的凸起，另一端挤压第二凸缘132。

在一种实施方式中，连杆140的一端具有头部，头部与固定组件200卡凸连接，连杆140的靠近头部的位置可拆卸地固定有第一限位块142，第一限位块142与第二凸缘132卡凸连接，连杆140的另一端可拆卸地固定有第二限位块143，第二限位块143与第一凸缘121卡凸连接。

在一种实施方式中，固定组件200包括底座210和第二笔套220。底座210与第一笔套130可拆卸固定。第二笔套220与底座210可拆卸固定。其中，底座210和第二笔套220共同形成头部空间201，并通过头部空间201套设于工具笔901外侧。

在一种实施方式中，第二笔套220包括连接件221和连接螺母222。连接件221安装于底座210一侧，连接件221的一端设有螺纹并穿过底座210。连接螺母222安装于底座210另一侧，连接螺母222与底座210的穿过连接件221的一端螺纹连接。

本实施例的笔套组件100、固定组件200和外壳组件300，以及三者的子部件的具体结构均可参照前述末端执行器第一实施例所描述的结构设置，不再一一赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。